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蛋白澄清料液用喷雾干燥机干燥的案例

返回列表 浏览:116 日期:2020-04-18

蛋白澄清料液使用那艾仪器喷雾干燥机进行干燥的效果受多种因素影响(如进 / 出口温度、料液浓度、雾化效果等),其优势和注意事项如下: 

喷雾干燥对蛋白澄清料液的主要效果 

高效干燥,保留功能性 快速成粉:喷雾干燥通过雾化器将料液分散为微米级液滴,与热空气接触面积大,干燥过程通常仅需数秒到数十秒,可快速得到粉末状产品。 功能保留较好: 若合理控制进 / 出口温度(避免过高温度导致蛋白变性),可较好保留蛋白质的生物活性(如酶活性、免疫原性等)。 例如:乳清蛋白、免疫球蛋白等热敏性蛋白,在优化的温度下干燥后,其溶解性和功能特性(如起泡性、乳化性)损失较小。

产品特性可控 粒径均匀:通过调整雾化压力、喷嘴孔径或离心转速,可控制粉末粒径(通常为 10~100 微米),满足不同应用场景(如速溶性、流动性)的需求。 溶解性好:干燥后的粉末颗粒表面多孔,若工艺参数合适,可实现快速溶解,尤其适合食品、医药等领域对速溶性的要求。 纯度高:澄清料液已去除杂质(如菌体、悬浮物),干燥后粉末杂质少,纯度较高。

工艺连续性强,适合工业化生产 喷雾干燥可实现从料液到粉末的连续化生产,适合大规模加工,生产效率高,且易于控制和自动化管理。 

关键影响因素及优化方向 

进 / 出口温度 进口温度:作用:决定干燥速率和热传递效率。高温可加速水分蒸发,但易导致蛋白变性(如结构破坏、聚集或交联)。 优化范围:对于热敏性蛋白(如酶、抗体),进口温度通常控制在 120~180℃(需根据具体蛋白耐热性调整)。例如:乳清蛋白喷雾干燥进口温度常为 160~180℃,而某些酶制剂可能低至 130~150℃。 

出口温度: 作用:直接影响粉末的最终水分含量和温度,过高可能导致蛋白长时间受热,过低可能残留水分引发结块。 优化范围:通常控制在 60~90℃,需兼顾干燥效果和蛋白稳定性。例如:多数食品级蛋白出口温度为 70~85℃,以确保水分含量<5% 且避免过热变性。 

料液浓度与雾化效果 浓度: 浓度过低会导致干燥后粉末粒径过小(甚至黏壁),且能耗增加;过高可能影响雾化均匀性。 建议蛋白含量控制在 5%~20%(w/v),具体需通过实验优化(如乳清蛋白浓缩液通常为 10%~15%)。 

雾化方式: 离心式雾化(适合高黏度料液)或压力式雾化(适合低黏度料液),需根据料液特性选择,确保液滴粒径分布均匀,避免大颗粒干燥不彻底或小颗粒过度受热。 

其他工艺参数 热空气流速:流速快可缩短干燥时间,但可能导致粉末未完全干燥即被带出;流速慢则延长停留时间,增加蛋白受热风险。 干燥塔结构:塔身高度、气液流向(并流或逆流)影响干燥效率和粉末受热均匀性。并流操作(热空气与雾滴同方向流动)更适合热敏性物料,可减少高温接触时间。 


常见问题及解决措施

 1. 蛋白变性失活 原因:进口温度过高、出口温度失控或料液在干燥塔内停留时间过长。 解决: 降低进口温度,同时提高料液浓度或雾化效率以平衡干燥速率。 采用 “低温喷雾干燥” 或 “真空喷雾干燥”(降低沸点,减少热损伤)。 

 2. 粉末黏壁或结块 原因:出口温度过低(水分残留)、料液浓度过低或雾化液滴过大。 解决: 提高进 / 出口温度(需兼顾蛋白稳定性),或调整雾化参数减小液滴粒径。 对干燥塔内壁进行防黏处理(如涂层),或增加扫壁装置。 

 3. 溶解性差 原因:高温导致蛋白表面结构致密化(形成 “硬壳”)或发生聚集。 解决: 优化温度参数,避免过度受热;采用较低进口温度 + 较高雾化效率的组合。 添加赋形剂(如麦芽糊精、环糊精)改善粉末结构,提高亲水性。 

应用场景

食品工业:乳清蛋白、大豆分离蛋白、蛋清粉的生产,要求粉末速溶、功能性保留(如乳化性)。 

医药生物:酶制剂(如脂肪酶、淀粉酶)、疫苗抗原的干燥,需严格控制温度以保留生物活性。 

饲料工业:鱼蛋白、昆虫蛋白的干燥,侧重高效低成本,对热稳定性要求相对较低。

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